三相光伏并网接口运行建模与控制策略研究

发布时间：2017-10-29 23:43

  本文关键词：三相光伏并网接口运行建模与控制策略研究

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【摘要】：社会的不断发展引发的能源短缺问题和环境污染问题已经十分严重,发展清洁可再生能源已迫在眉睫。太阳能作为一种无污染、绿色的可再生能源,全世界各国对其的开发与利用规模不断在扩大。光伏发电系统是一个非线性系统,受到光照强度、温度以及相关控制技术等诸多因素的影响,而这些因素进而就影响到光伏发电的能量转换及利用率,因而对其进行精准的控制研究是非常重要的。目前,通常是把光伏电源通过逆变器接入主电网进行并网运行来实现功率转换以及对整个系统进行电能质量研究分析。本文主要从解决光伏电池的功率转换问题和并网控制策略对系统稳定性影响问题这两个方面对光伏并网系统进行研究分析。论文介绍太阳能光伏发电研究现状与发展趋势、光伏发电系统的分类、光伏并网系统的分类与光伏并网逆变器的分类,对光伏电池进行数学建模与工程应用建模,通过MATLAB/SIMULINK仿真得出光伏电池输出功率跟光照强度和温度之间的关系,同时对Boost升压电路进行电路分析与参数选择以及在介绍传统的最大功率点跟踪技术(MPPT)的基础上结合开路电压法和变步长扰动观察法,探讨了一种改进型的MPPT控制方法,搭建了MATLAB/SIMULINK仿真模型,仿真验证该控制能够很好的实现快速跟踪,减少了系统的运行周期,能够灵敏的实现变步长跟踪,使系统的工作状态达到最大功率点。论文针对并网谐波的抑制问题选取LCL型滤波器作为研究对象对其进行数学建模,阐述了系统的高频谐振的产生机理与常用的谐振抑制方法,并对LCL滤波器进行了参数选择。论文介绍了准比例谐振控制与重复控制的特性,深入研究了基于双闭环电流的准比例谐振重复并网控制策略,建立起双闭环电流的准比例谐振重复并网控制原理模型,给出了确保系统稳定的控制器设计方案,搭建了MATLAB/SIMULINK仿真模型,仿真验证该控制策略能够使系统拥有很好的动稳态性能、高频谐波抑制能力和抗干扰能力。
【关键词】：光伏发电系统 MPPT LCL滤波器 准比例谐振控制 重复控制
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615;TM743
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 太阳能光伏发电发展现状和趋势11-12
• 1.2.1 国外发展现状和趋势11
• 1.2.2 国内发展现状和趋势11-12
• 1.3 光伏发电系统简介12-13
• 1.4 光伏并网系统分类13-18
• 1.4.1 光伏并网系统的拓扑结构分类13-16
• 1.4.2 光伏并网逆变器的分类16-18
• 1.5 本论文主要研究内容18-20
• 第二章 光伏电池发电MPPT研究20-36
• 2.1 光伏电池的数学模型20-24
• 2.2 Boost电路数学模型及参数选择24-27
• 2.2.1 Boost电路数学模型24-25
• 2.2.2 Boost电路参数选择25-27
• 2.3 光伏电池的MPPT控制27-34
• 2.3.1 MPPT基本原理27-28
• 2.3.2 几种常见的MPPT控制方法28-31
• 2.3.3 改进型MPPT控制方法31-33
• 2.3.4 仿真验证33-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第三章 LCL型三相光伏并网逆变器建模与性能分析36-46
• 3.1 LCL型并网逆变器的数学建模36-38
• 3.2 LCL型滤波器的谐振问题分析38-39
• 3.3 LCL型滤波器的阻尼控制方法39-42
• 3.3.1 无源阻尼控制方法40-41
• 3.3.2 有源阻尼控制方法41-42
• 3.4 LCL 滤波器的参数设计与分析42-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 基于双闭环电流的准比例谐振重复并网控制46-64
• 4.1 准比例谐振控制策略性能分析46-50
• 4.1.1 比例谐振控制策略的基本原理46-47
• 4.1.2 准比例谐振控制策略性能分析47-50
• 4.2 重复控制策略研究50-55
• 4.2.1 重复控制器的内模环节50-51
• 4.2.2 重复控制器的补偿环节51-53
• 4.2.3 重复控制器的稳定性分析53-54
• 4.2.4 重复控制器的扰动抑制特性分析54
• 4.2.5 重复控制器的误差收敛速度分析54-55
• 4.2.6 重复控制器的稳态误差特性分析55
• 4.3 基于双闭环电流的准比例谐振重复并网控制策略55-62
• 4.3.1 系统稳定性分析56-57
• 4.3.2 控制器参数设计57-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第五章 并网接口运行仿真64-68
• 5.1 准比例谐振控制的并网接口运行仿真64-65
• 5.2 基于重复控制的并网接口仿真65-66
• 5.3 准比例谐振重复控制的并网接口运行仿真66-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-76
• 致谢76-77
• 附录A 攻读硕士学位期间发表论文与专利情况77-78
• 附录B 攻读硕士学位期间参加的相关课题及所获奖励78

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